《嵌入式系統(tǒng)及應用》教學大綱

《嵌入式系統(tǒng)及應用》教學大綱課程編碼：08265034課程名稱：嵌入式系統(tǒng)設計英文名稱：EmbededSystemsandApplication開課學期：6學時/學分：32/2（其中實驗16學時）課程類型：專業(yè)選修課開課專業(yè)：測控技術與儀器專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)選用教材：根據(jù)授課時技術變化的實際情況選用先修課程：數(shù)字電路、單片機原理及應用、微機原理、C語言程序設計主要參考書：1、王田苗主編：《嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)》清華大學出版社2003年第二版2、周立功等編著：《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程》北京航空航天大學出版社2005年出版。3、任哲編著：《嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/0S-Ⅱ原理及應用》北京航空航天大學出版社2005年出版。4、馬忠梅等編著：《ARM嵌入式處理器結構與應用基礎》北京航空航天大學出版社2002年出版。5、邵貝貝著：《單片機嵌入式應用的在線開發(fā)方法》清華大學出版社2004年一、課程性質(zhì)、目的與任務嵌入式系統(tǒng)融合了計算機軟/硬件技術、通信技術和半導體微電子技術；主要學習嵌入式系統(tǒng)設計原理及方法，根據(jù)應用要求，把相應的計算機直接嵌入到應用系統(tǒng)中。通過本課程學習，使學生了解嵌入式處理器ARM7微處理器體系結構及指令系統(tǒng)。了解32位嵌入式處理器總體結構、存儲器組織、系統(tǒng)控制模塊和I/O外圍控制模塊。掌握嵌入式系統(tǒng)的分析與設計方法，了解各種嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)應用方法；能夠進行實際系統(tǒng)的設計與分析。如何利用好學生在處理器方面的開發(fā)經(jīng)驗同時又引導其形成嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)思維方式是應該思考的問題。鑒于以上原因，利用好學生在處理器方面的開發(fā)經(jīng)驗逐步引導其了解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方式方法、建立嵌入式系統(tǒng)設計的思維模式，便成為教學的首要任務。其工作重心是系統(tǒng)講述32位嵌入式處理器ARM7的功能特點及與其它處理器的區(qū)別比較；介紹ARM7與嵌入式操作系統(tǒng)結合后的突出優(yōu)點；注意與前期學習的開發(fā)知識相聯(lián)系；適當介紹各類相關ARM處理器的特點以擴大學生的知識面；并把培養(yǎng)學生的設計思維能力和動手能力貫穿于整個教學過程之中；最終達到學生能夠熟練掌握嵌入式系統(tǒng)的共性技術并能針對ARM處理器做一些簡單的設計開發(fā)工作的目的。二、教學基本要求1、了解有關嵌入式系統(tǒng)的基本原理及嵌入式系統(tǒng)的最新發(fā)展。2、掌握基于ARM處理器的系統(tǒng)設計與開發(fā)方法；同時了解bootloader的程序運行模式以及關鍵模塊設計的注意事項。3、掌握嵌入式操作系統(tǒng)的基本功能和設計方法。5、掌握嵌入式操作系統(tǒng)在ARM處理器上的移植方法。6、理論與實踐相結合，在注重理論介紹的基礎上，加強學生實驗能力的培養(yǎng)，以理論教學促進學生對知識的掌握，以實驗提高學生對知識的理解。三、各章節(jié)內(nèi)容及學時分配第一章

嵌入式系統(tǒng)概述（1學時）教學目的與要求了解嵌入式系統(tǒng)的概念、特點及分類，嵌入式系統(tǒng)的應用領域及未來發(fā)展趨勢。教學內(nèi)容一、嵌入式系統(tǒng)簡介二、嵌入式系統(tǒng)的應用領域三、嵌入式的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢考核要求了解：嵌入式系統(tǒng)的分類及應用理解：嵌入式系統(tǒng)的概念及特點第二章

嵌入式處理器ARM7的體系結構（4學時）教學目的與要求介紹ARM處理器核及處理器的狀態(tài)與模式，著重講解內(nèi)部寄存器與程序狀態(tài)寄存器，使學生了解并掌握異常、中斷延遲與復位等，并詳細介紹存儲器與存儲器I/O。教學內(nèi)容一、ARM處理器核與功能框圖1、ARM處理器核2、ARM7TDMI3、體系結構直接支持的數(shù)據(jù)類型二、處理器狀態(tài)與模式三、內(nèi)部寄存器與程序狀態(tài)寄存器四、異常五、中斷延遲與復位六、存儲器及存儲器映射I/O1、地址空間2、存儲器格式3、未對齊的存儲器訪問4、指令的預取和自修改代碼5、存儲器映射的I/O考核要求了解：ARM處理器核的結構特點理解：不同處理器狀態(tài)與模式的特點、中斷延遲與復位掌握：內(nèi)部寄存器與程序狀態(tài)寄存器、異常、存儲器及存儲器映射I/O第三章

指令系統(tǒng)（3學時）教學目的與要求了解ARM7的尋址方式，理解其指令集與指令系統(tǒng)，并簡要介紹協(xié)處理器接口與調(diào)試接口教學內(nèi)容一、尋址方式二、ARM7指令集1、ARM指令集2、Thumb指令集三、指令系統(tǒng)四、調(diào)試接口考核要求了解：調(diào)試接口的原理理解：ARM指令集及指令系統(tǒng)掌握：ARM7處理器的9種尋址方式第四章嵌入式操作系統(tǒng)（2學時）教學目的與要求通過本章的學習，使學生了解嵌入式實時操作系統(tǒng)的相關概念，了解嵌入式系統(tǒng)的進程、熟悉進程的調(diào)度、掌握進程間通信機制，了解嵌入式操作系統(tǒng)的其他功能。教學內(nèi)容一、操作系統(tǒng)的分類二、嵌入式實時操作系統(tǒng)三、多任務，任務優(yōu)先級，調(diào)度四、前臺與后臺、非占先式與占先式、可重入型函數(shù)考核要求了解嵌入式實時操作系統(tǒng)的特點理解并掌握嵌入式實時操作系統(tǒng)的相關概念第五章使用嵌入式實時操作系統(tǒng)（6學時）教學目的與要求通過學習使學生了解并掌握移植μC/OS-Ⅱ所要滿足的條件，μC/OS-Ⅱ在RAM處理器上的移植方法。教學內(nèi)容一、移植規(guī)劃二、編寫與硬件相關的代碼三、制作用戶自己的項目四、多任務下的設備驅(qū)動五、在ARM上移植μC/OS-Ⅱ考核要求了解移植μC/OS-Ⅱ所要滿足的條件掌握任務的創(chuàng)建、任務的同步與通信、動態(tài)內(nèi)存管理及設備驅(qū)動程序的開發(fā)方法四、實驗1、實驗目的與任務對《嵌入式系統(tǒng)及應用》課程的教學，無論從硬件角度、軟件角度，還是工程組織或知識傳授的角度來看，實驗都實學習和掌握嵌入式知識必不可少得環(huán)節(jié)。不經(jīng)過實驗，學生很難獲得嵌入式系統(tǒng)的真知。通過實驗使學生能夠使學生全面掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法，加深對嵌入式系統(tǒng)知識的理解，培養(yǎng)應用技能。2、實驗教學基本要求通過實驗教學，學生應掌握ARM開發(fā)環(huán)境，根據(jù)實驗項目的要求，掌握嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件開發(fā)方法。根據(jù)實驗項目的要求，寫出實驗預習報告，通過實驗課上機調(diào)試后作修改，下課交實驗報告。3、實驗教材或指導書《嵌入式系統(tǒng)實驗指導書》4、實驗項目一覽表序號實驗項目內(nèi)容提要實驗類型學時分配主要儀器設備實驗地點備注1實驗儀的使用實驗平臺基本操作演示實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225必修2硬件實驗硬件Boot程序設計設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225必修3硬件實驗輸入/輸出口試驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225選修4硬件實驗中斷實驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225選修5硬件實驗A/D接口實驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225選修6軟件實驗μC/OS內(nèi)核在ARM處理器上的移植實驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225必修7軟件實驗基于μC/OS的LCD驅(qū)動的應用試驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225選修8軟件實驗基于μC/OS的串口驅(qū)動的應用試驗設計實驗2PC、實驗儀地質(zhì)宮225選修9軟件實驗世界時鐘綜合設計4